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IO进程day07(信号灯集、消息队列)

时间:2024-09-02 21:55:23浏览次数:11  
标签:IO semid int day07 信号灯 key sem include

【1】信号灯集 semaphore

1》概念

信号灯(semaphore),也叫信号量,信号灯集是一个信号灯的集合。它是不同进程间或一个给定进程内部不同线程间同步的机制;

而Posix信号灯指的是单个计数信号灯:无名信号灯、有名信号灯。(咱们学的是无名信号灯)

System V的信号灯是一个或者多个信号灯的一个集合。其中的每一个都是单独的计数信号灯。

通过信号灯集实现共享内存的同步操作

 2》步骤

(1)创建key值

(2)创建或打开信号灯集:semget

(3)初始化信号灯:semctl

(4)PV操作:semop

(5)删除信号灯集:semctl

3》命令

ipcs -s:查看信号灯集

ipcrm -s semid:删除信号灯集

注意:有时候可能会创建失败,或者semid为 0,所以用命令看看semid是否为0 ,若为0就删了重新创建就可以了。

4》函数接口

int semget(key_t key, int nsems, int semflg);

功能:创建/打开信号灯

参数:key:ftok产生的key值

           nsems:信号灯集中包含的信号灯数目

           semflg:信号灯集的访问权限,通常为IPC_CREAT|IPC_EXCL|0666

返回值:成功:信号灯集ID

              失败:-1

int semctl ( int semid, int semnum, int cmd…/*union semun arg*/);

功能:信号灯集合的控制(初始化/删除)

参数:semid:信号灯集ID

           semnum: 要操作的集合中的信号灯编号,信号灯编号从0开始

           cmd:

                 GETVAL:获取信号灯的值,返回值是获得值

                 SETVAL:设置信号灯的值,需要用到第四个参数:共用体

                 IPC_RMID:从系统中删除信号灯集合

返回值:成功 0

              失败 -1

用法:

1. 初始化信号灯集中信号灯:

需要自定义共用体:

union semun

{

int val;

};

union semun mysemun;

mysemun.val=10;

semctl(semid, 0, SETVAL, mysemun);

2. 获取信号灯值: 函数 semctl(semid,0,GETVAL); 的返回值

3. 删除信号灯集: semctl(semid,0,IPC_RMID); 这里传任意一个信号灯的编号就可以删除整个信号灯集了

int semop ( int semid, struct sembuf *opsptr, size_t nops);

功能:对信号灯集合中的信号量进行PV操作

参数:semid:信号灯集ID

           opsptr:操作方式

           nops: 要操作的信号灯的个数 1个

返回值:成功 :0

              失败:-1

struct sembuf {

short sem_num; // 要操作的信号灯的编号

short sem_op; // 0 : 等待,直到信号灯的值变成0

// 1 : 释放资源,V操作

// -1 : 申请资源,P操作

short sem_flg; // 0(阻塞),IPC_NOWAIT, SEM_UNDO

};

用法:

申请资源操作:

struct sembuf mysembuf;

mysembuf.sem_num=0;

mysembuf.sem_op=-1;

mysembuf.sem_flg=0;

semop(semid,&mysembuf,1);

释放资源操作:

mysembuf.sem_num=1;

mysembuf.sem_op=1;

mysembuf.sem_flg=0;

semop(semid,&mysembuf,1);

 创建信号灯集

使用信号灯集 

#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/sem.h>
#include <stdio.h>
#include <errno.h>
union semun
{
    int val;
};

int main(int argc, char const *argv[])
{
    key_t key;
    int semid;

    if ((key = ftok("sem.c", 'a')) < 0)
    {
        perror("ftok err");
        return -1;
    }
    printf("key: %#x\n", key);

    //创建或打开信号灯集
    semid = semget(key, 2, IPC_CREAT | IPC_EXCL | 0777);
    if (semid <= 0)
    {
        if (errno == EEXIST)
            semid = semget(key, 2, 0777);
        else
        {
            perror("semget er");
            return -1;
        }
    }
    else //确保对信号灯集中的信号灯始终初始化一次,下次执行程序还继续获得上一次的值。如果修改初值,需要删除信号灯然后重新打开。
    {
        //初始化信号灯
        union semun sem;
        sem.val = 10;
        semctl(semid, 0, SETVAL, sem); //把0号信号灯初始化值为10

        sem.val = 0;
        semctl(semid, 1, SETVAL, sem); //把1号信号灯初始化值为0
    }
    printf("semid: %d\n", semid);

    //获取信号灯值
    printf("%d\n", semctl(semid, 0, GETVAL));
    printf("%d\n", semctl(semid, 1, GETVAL));

    //PV操作
    struct sembuf buf; //sembuf结构体人家写好的直接拿来用就可以
    buf.sem_num = 0;
    buf.sem_op = -1; //申请资源,P操作,-1
    buf.sem_flg = 0; //阻塞
    semop(semid, &buf, 1); //对0号灯进行P操作申请资源

    buf.sem_num = 1;
    buf.sem_op = 1;  //释放资源,V操作,+1
    buf.sem_flg = 0; //阻塞
    semop(semid, &buf, 1); //对1号灯进行V操作释放资源

    printf("%d\n", semctl(semid, 0, GETVAL));
    printf("%d\n", semctl(semid, 1, GETVAL));

    // //删除信号灯集
    // semctl(semid, 0, IPC_RMID);   //任意传一个信号灯的编号就可以删除整个信号灯集了
    return 0;
}

封装函数操作

#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/sem.h>
#include <stdio.h>
#include <errno.h>
union semun
{
    int val;
};

//初始化
void init(int semid, int num, int val)
{
    union semun sem;
    sem.val = val;
    semctl(semid, num, SETVAL, sem); //把num号信号灯初始化值为val
}

//PV操作
void pv(int semid, int num, int op)
{
    struct sembuf buf; //sembuf结构体人家写好的直接拿来用就可以
    buf.sem_num = num;
    buf.sem_op = op;
    buf.sem_flg = 0;       //阻塞
    semop(semid, &buf, 1); //对num号灯进行op操作
}

int main(int argc, char const *argv[])
{
    key_t key;
    int semid;

    if ((key = ftok("sem.c", 'a')) < 0)
    {
        perror("ftok err");
        return -1;
    }
    printf("key: %#x\n", key);

    //创建或打开信号灯集
    semid = semget(key, 2, IPC_CREAT | IPC_EXCL | 0777);
    if (semid <= 0)
    {
        if (errno == EEXIST)
            semid = semget(key, 2, 0777);
        else
        {
            perror("semget er");
            return -1;
        }
    }
    else //确保对信号灯集中的信号灯始终初始化一次,下次执行程序还继续获得上一次的值。如果修改初值,需要删除信号灯然后重新打开。
    {
        //初始化信号灯
        init(semid, 0, 10); //把0号信号灯初始化值为10
        init(semid, 1, 0);  //把1号信号灯初始化值为0
    }
    printf("semid: %d\n", semid);

    //获取信号灯值
    printf("%d\n", semctl(semid, 0, GETVAL));
    printf("%d\n", semctl(semid, 1, GETVAL));

    //PV操作
    pv(semid, 0, -1); //对0号灯P操作
    pv(semid, 1, 1);  //对1号灯V操作

    printf("%d\n", semctl(semid, 0, GETVAL));
    printf("%d\n", semctl(semid, 1, GETVAL));

    // //删除信号灯集
    // semctl(semid, 0, IPC_RMID);   //任意传一个信号灯的编号就可以删除整个信号灯集了
    return 0;
}

把信号灯集加到共享内存实现同步:输入输出quit结束 

scanf:

#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/sem.h>
#include <stdio.h>
#include <errno.h>
#include <sys/shm.h>
#include <string.h>

union semun
{
    int val;
};

//初始化
void init(int semid, int num, int val)
{
    union semun sem;
    sem.val = val;
    semctl(semid, num, SETVAL, sem); //把num号信号灯初始化值为val
}

//PV操作
void pv(int semid, int num, int op)
{
    struct sembuf buf; //sembuf结构体人家写好的直接拿来用就可以
    buf.sem_num = num;
    buf.sem_op = op;
    buf.sem_flg = 0;       //阻塞
    semop(semid, &buf, 1); //对num号灯进行op操作
}

int main(int argc, char const *argv[])
{
    key_t key;
    int semid;
    int shmid;
    char *p;

    if ((key = ftok("sem.c", 'a')) < 0)
    {
        perror("ftok err");
        return -1;
    }
    printf("key: %#x\n", key);

    //创建或打开共享内存
    shmid = shmget(key, 128, IPC_CREAT | IPC_EXCL | 0777);
    if (shmid <= 0)
    {
        if (errno == EEXIST)
            shmid = shmget(key, 128, 0777);
        else
        {
            perror("shmget er");
            return -1;
        }
    }
    printf("shmid: %d\n", shmid);

    //映射共享内存
    p = (char *)shmat(shmid, NULL, 0);
    if (p == (char *)-1)
    {
        perror("shmat err");
        return -1;
    }

    //创建或打开信号灯集
    semid = semget(key, 2, IPC_CREAT | IPC_EXCL | 0777);
    if (semid <= 0)
    {
        if (errno == EEXIST)
            semid = semget(key, 2, 0777);
        else
        {
            perror("semget er");
            return -1;
        }
    }
    else //确保对信号灯集中的信号灯始终初始化一次,下次执行程序还继续获得上一次的值。如果修改初值,需要删除信号灯然后重新打开。
    {
        //初始化信号灯
        init(semid, 0, 0); //把0号信号灯初始化值为0
        init(semid, 1, 1); //把1号信号灯初始化值为1
    }
    printf("semid: %d\n", semid);

    //获取信号灯值
    printf("sem0: %d\n", semctl(semid, 0, GETVAL));
    printf("sem1: %d\n", semctl(semid, 1, GETVAL));

    while (1)
    {
        pv(semid, 1, -1);
        scanf("%s", p);
        pv(semid, 0, 1);
        if (strcmp(p, "quit") == 0)
            break;
    }

    shmdt(p);                      //取消映射
    // shmctl(shmid, IPC_RMID, NULL); //删除共享内存
    // semctl(semid, 0, IPC_RMID);    //删除信号灯集
    return 0;
}

printf:

#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/sem.h>
#include <stdio.h>
#include <errno.h>
#include <sys/shm.h>
#include <string.h>

union semun
{
    int val;
};

//初始化
void init(int semid, int num, int val)
{
    union semun sem;
    sem.val = val;
    semctl(semid, num, SETVAL, sem); //把num号信号灯初始化值为val
}

//PV操作
void pv(int semid, int num, int op)
{
    struct sembuf buf; //sembuf结构体人家写好的直接拿来用就可以
    buf.sem_num = num;
    buf.sem_op = op;
    buf.sem_flg = 0;       //阻塞
    semop(semid, &buf, 1); //对num号灯进行op操作
}

int main(int argc, char const *argv[])
{
    key_t key;
    int semid;
    int shmid;
    char *p;

    if ((key = ftok("sem.c", 'a')) < 0)
    {
        perror("ftok err");
        return -1;
    }
    printf("key: %#x\n", key);

    //创建或打开共享内存
    shmid = shmget(key, 128, IPC_CREAT | IPC_EXCL | 0777);
    if (shmid <= 0)
    {
        if (errno == EEXIST)
            shmid = shmget(key, 128, 0777);
        else
        {
            perror("shmget er");
            return -1;
        }
    }
    printf("shmid: %d\n", shmid);

    //映射共享内存
    p = (char *)shmat(shmid, NULL, 0);
    if (p == (char *)-1)
    {
        perror("shmat err");
        return -1;
    }

    //创建或打开信号灯集
    semid = semget(key, 2, IPC_CREAT | IPC_EXCL | 0777);
    if (semid <= 0)
    {
        if (errno == EEXIST)
            semid = semget(key, 2, 0777);
        else
        {
            perror("semget er");
            return -1;
        }
    }
    else //确保对信号灯集中的信号灯始终初始化一次,下次执行程序还继续获得上一次的值。如果修改初值,需要删除信号灯然后重新打开。
    {
        //初始化信号灯
        init(semid, 0, 0); //把0号信号灯初始化值为0
        init(semid, 1, 1); //把1号信号灯初始化值为1
    }
    printf("semid: %d\n", semid);

    //获取信号灯值
    printf("sem0: %d\n", semctl(semid, 0, GETVAL));
    printf("sem1: %d\n", semctl(semid, 1, GETVAL));

    while (1)
    {
        pv(semid, 0, -1);
        if (strcmp(p, "quit") == 0)
            break;
        printf("shm: %s\n", p);
        pv(semid, 1, 1);
    }

    shmdt(p);                      //取消映射
    shmctl(shmid, IPC_RMID, NULL); //删除共享内存
    semctl(semid, 0, IPC_RMID);    //删除信号灯集
    return 0;
}

【2】消息队列  message queue

1》概念

消息队列是IPC对象(活动在内核级别的一种进程间通信的工具)的一种

一个消息队列由一个标识符 (即队列ID)来标识

消息队列就是一个消息的列表。用户可以在消息队列中添加消息、读取消息等

消息队列可以按照类型(自己设一个值作为类型)来发送/接收消息

2》步骤 

(1)创建key值:ftok

(2)创建或打开消息队列:msgget

(3)添加消息:按照消息的类型把消息添加到已经打开的消息队列末尾:msgsnd

(4)读取消息:可以按照消息类型把消息从消息队列中取走:magrcv

(5)删除消息队列:msgctl

3》操作命令

ipcs -q:查看消息队列

ipcrm -q msgid:删除消息队列

 4》函数接口

int msgget(key_t key, int flag);

功能:创建或打开一个消息队列

参数: key值

           flag:创建消息队列的权限IPC_CREAT|IPC_EXCL|0666

返回值:成功:msgid

              失败:-1

int msgsnd(int msqid, const void *msgp, size_t size, int flag);

功能:添加消息

参数:msqid:消息队列的ID

           msgp:指向消息的指针。常用消息结构msgbuf如下:

struct msgbuf{

long mtype; //消息类型

char mtext[N];//消息正文

};

           size:发送的消息正文的字节数

           flag:IPC_NOWAIT消息没有发送完成函数也会立即返回

           0:直到发送完成函数才返回

返回值:成功:0

              失败:-1

用法: msgsnd(msgid, &msg, sizeof(msg)-sizeof(long),0);

int msgrcv(int msgid, void* msgp, size_t size, long msgtype, int flag);

功能:读取消息

参数:msgid:消息队列的ID

           msgp:存放读取消息的空间

           size:接受的消息正文的字节数(sizeof(msgp)-sizeof(long))

           msgtype:

                  0:接收消息队列中第一个消息。

                  大于0:接收消息队列中第一个类型为msgtyp的消息.

                  小于0:接收消息队列中类型值不小于msgtyp的绝对值且类型值又最小的消息。

          flag:

                  0:若无消息函数会一直阻塞

                  IPC_NOWAIT:若没有消息,进程会立即返回ENOMSG

返回值:成功:接收到的消息的长度

              失败:-1

int msgctl ( int msgqid, int cmd, struct msqid_ds *buf );

功能:对消息队列的操作,删除消息队列

参数:msqid:消息队列的队列ID

           cmd:

                    IPC_STAT:读取消息队列的属性,并将其保存在buf指向的缓冲区中。

                    IPC_SET:设置消息队列的属性。这个值取自buf参数。

                    IPC_RMID:从系统中删除消息队列。

            buf:消息队列缓冲区

返回值:成功:0

              失败:-1

用法:msgctl(msgid, IPC_RMID, NULL);

打开或创建消息队列

 

 操作消息队列

#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/msg.h>
#include <errno.h>

struct msgbuf
{
    long type; //必须有,在第一个,表示消息的类型,值>0!
    int num;   //消息正文,自己定义
    char ch;
};

int main(int argc, char const *argv[])
{
    key_t key;
    int msgid;

    if ((key = ftok("msg.c", 'a')) < 0)
    {
        perror("ftok err");
        return -1;
    }
    printf("key: %#x\n", key);

    //打开或创建消息队列
    msgid = msgget(key, IPC_CREAT | IPC_EXCL | 0777);
    if (msgid <= 0)
    {
        if (errno == EEXIST)
            msgid = msgget(key, 0777); //如果已经存在消息队列那直接打开该消息队列
        else
        {
            perror("msgget err");
            return -1;
        }
    }
    printf("msgid: %d\n", msgid);

    //添加消息
    struct msgbuf msg;
    msg.type = 10;
    msg.num = 1000;
    msg.ch = 'a';
    msgsnd(msgid, &msg, sizeof(msg) - sizeof(long), 0); //0:发完消息再返回,而不是立即返回函数

    msg.type = 20;
    msg.num = 2000;
    msg.ch = 'b';
    msgsnd(msgid, &msg, sizeof(msg) - sizeof(long), 0);

    //读取消息
    struct msgbuf m;
    msgrcv(msgid, &m, sizeof(m) - sizeof(long), 20, 0); //0:阻塞,读完消息再返回

    printf("%d %c\n", m.num, m.ch);

    //删除消息队列
    msgctl(msgid, IPC_RMID, NULL);

    return 0;
}

 进程间通信


 今天的分享就到这里结束啦,如果有哪里写的不好的地方,请指正。
如果觉得不错并且对你有帮助的话点个关注支持一下吧! 

标签:IO,semid,int,day07,信号灯,key,sem,include
From: https://blog.csdn.net/dghbs/article/details/141830889

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